[論文レビュー] Radio Point Sources Toward Galaxy Clusters at 30 GHz

K. Coble, J. E. Carlstrom+6 more|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2006

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ひとこと要約

本研究では、BIMAおよびOVRO干渉計を用いて30 GHzで銀河団の方向の電波点源を分析し、銀河団コア部の源数密度が外縁部領域よりも8.9倍高く、非銀河団領域よりも3.3倍高いことが判明した。mJy源の平均スペクトル指数はα = 0.70であり、明るい場所の源よりもやや急で、z = 1.0までの赤方偏移範囲で源数に顕著な進化は認められなかった。

ABSTRACT

Extra-galactic point sources are a significant contaminant in cosmic microwave background and Sunyaev-Zel'dovich effect experiments. Deep interferometric observations with the BIMA and OVRO arrays are used to characterize the spatial, spectral, and flux distributions of radio point sources toward galaxy clusters at 28.5 GHz. We compute counts of mJy point source fluxes from 90 fields centered on known massive galaxy clusters and 8 non-cluster fields. We find that source counts in the inner regions of the cluster fields (within 0.5 arcmin of the cluster center) are a factor of 8.9 (+4.3,-2.8) times higher than counts in the outer regions of the cluster fields (radius greater than 0.5 arcmin). Counts in the outer regions of the cluster fields are in turn a factor of 3.3 (+4.1,-1.8) greater than those in the non-cluster fields. Counts in the non-cluster fields are consistent with extrapolations from the results of other surveys. We also compute source counts toward clusters as a function of luminosity in three redshift bins out to z = 1.0 and see no clear evidence for evolution with redshift. We compute spectral indices of mJy sources in cluster fields between 1.4 and 28.5 GHz and find a mean spectral index of alpha = 0.70 with an rms dispersion of 0.34, where flux is proportional to frequency raised to negative alpha. The distribution is skewed, with a median spectral index of 0.76 and 25th and 75th percentiles of 0.55 and 0.95, respectively. This is steeper than the spectral indices of brighter field point sources measured by other surveys.

研究の動機と目的

• 28.5 GHzにおける銀河団方向の電波点源の空間的・スペクトル的・フラックス分布を特徴づけること。
• 銀河団コア部における点源の過剰度を、外縁部領域および非銀河団領域と比較して定量的に評価すること。
• 赤方偏移z = 1.0までの範囲で、源数の進化を3つの赤方偏移チャンクに分け、検証すること。
• 1.4 GHzから28.5 GHzの間で、mJyレベルの源のスペクトル指数を測定し、明るい場所の源と比較すること。
• これらの源が宇宙マイクロ波背景およびサニャエフ＝ゼルドビッチ効果実験における汚染要因として果たす影響を評価すること。

提案手法

• 90の銀河団中心に位置するマスティブな銀河団および8つの非銀河団領域を対象に、BIMAおよびOVROアレイを用いて28.5 GHzで深さのある干渉計観測を実施した。
• 源数密度を半径方向のビンに分けて計算した：銀河団領域の内側（コア部、0.5 arcmin以内）および外側（0.5 arcminより外）領域、および非銀河団領域。
• データからフラックス制限付きの源数密度を導出し、他の調査からの外挿と比較して一貫性を評価した。
• mJy源のスペクトル指数を、1.4 GHzおよび28.5 GHzでの輝度密度を比較することで算出した。S ∝ ν^(-α)を仮定した。
• 源数密度を等光度および赤方偏移でビニングし、z = 1.0までの範囲で進化の有無を検証した。
• ブートストラップ法を用いて統計的不確実性を伝搬させ、カウント比およびスペクトル指数分布の信頼区間を推定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 28.5 GHzにおける銀河団コア部の電波点源数密度は、外縁部領域および非銀河団領域と比べてどのように異なるか？
• RQ2 等光度サンプルを考慮した場合、z = 1.0までの赤方偏移範囲で源数密度の進化の兆候があるか？
• RQ3 銀河団領域におけるmJyレベルの電波点源の平均スペクトル指数は何か？また、明るい場所の源と比べてどう異なるか？
• RQ4 銀河団領域におけるスペクトル指数分布は、他の調査で観測されたものと一貫しているか、あるいは体系的な差異を示しているか？
• RQ5 どの程度の割合で銀河団環境が、サブ-mJyレベルの検出可能な電波点源の空間密度を増加させているか？

主な発見

• 銀河団領域の内側0.5 arcminにおける源数密度は、同じ領域の外縁部と比べて8.9 (+4.3, -2.8) 倍高い。
• 銀河団領域の外縁部における源数密度は、非銀河団領域と比べて3.3 (+4.1, -1.8) 倍高い。
• 非銀河団領域の源数密度は、他の調査からの外挿と整合的であり、顕著な不一致は認められなかった。
• 銀河団領域におけるmJy源の平均スペクトル指数はα = 0.70、標準誤差は0.34であり、輝度はS ∝ ν^(-α)に比例する。
• スペクトル指数分布は非対称で、中央値は0.76、四分位範囲は0.55から0.95までである。
• 等光度サンプルを用いた場合、z = 1.0までの赤方偏移範囲で源数密度の進化の明確な証拠は認められなかった。